钢筋混凝土简支t型梁桥设计

土木工程系结构设计原理课程设计题目钢筋混凝土简支T型梁桥设计一设计资料与结构尺寸1，设计资料1标准路径2500M（墩中心距离）2计算路径2450M（支座中心距离）3主梁预制长度2495M（主梁预制长度）4桥面净空净7210M5设计荷载汽车20级，挂车100和人群荷载30KN/6横隔梁5根，肋宽15CM7材料（1）钢筋，其技术指标见表11；（2）混凝土其技术指标见表12，T形主梁，桥面铺装（防水）为C30主梁为C25钢筋技术指标表11规格内容弹性模量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度HRB335级主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋20105280280335R235I级箍筋21105195195235混凝土技术指标表12设计强度标准强度规格内容轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉弹性模量C25主梁115MPA123MPA169MPA178MPA28104MPAC30桥面铺装139MPA139MPA201MPA201MPA30104MPA8设计依据1）桥梁工程教材，刘嘉玲主编，人民交通出版社2）结构设计原理教材3）公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）4）公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD6020045）公路桥梁设计丛书桥梁通用构造及简支梁桥胡兆园，陈元春编6）桥梁计算示例集混凝土简支梁桥，易建国编7）T型梁有关标准图9计算方法极限状态法2，结构尺寸本桥行车道宽度为7M，人行道宽度为1M；全桥每跨采用5根预制的钢筋混凝土T形梁，每根梁行车道宽180M，沿主梁纵向布置5根横隔梁，图11为桥梁横断面布置及主梁一般构造。图11桥梁横断面图（单位CM）图12T型梁尺寸图（单位CM）图13桥梁纵断面图（单位CM）二主梁内力计算（一）恒载作用内力计算1，桥面铺装和人行道重力人行道和栏杆的重力取用（两侧）1214KN/M桥面铺装为（008012）705251750KN/M为了简化计算，将人行道、栏杆和桥面铺装的重力平均分配给每根主梁，得G（12141750）/5593KN/M2，横隔梁重力根据结构尺寸一块预制横隔梁的体积为（取横隔梁高度1005M）0151005/2208012M3在中主梁上有10块横隔梁预制制块，边主梁上有5块横隔梁预制块，将其产生的重力沿主梁纵向均匀分摊，则中主梁横隔梁产生的重力为G2012102450251224KN/M边主梁横隔梁产生的重力为52524500612KN/M120、G3，主梁重力25145022251165KN/M3G24804,恒载作用下总重力中主梁MKNGG/8041654193521边主梁9220、根据总的恒载集度可以计算出恒载内力见表21横在内力表21MKNMKNQ主梁MKNG/L跨中281GL234GL跨Q交点GL1Q114点GL41中主梁1880424501410891058172303511517边主梁1819224501364971023732228511143（二）活载作用内力计算1，主梁的荷载横向分布系数计算1），跨中荷载横向分布系数装配式简支T梁的跨中荷载横向分布系数采用以拟正交法（GM法）进行（1）主梁的抗弯和抗扭惯矩TXXI和求主梁截面的重心位置，主梁截面见图21图21截面形心位置（尺寸单位CM）行车道及平均厚度CMH14821截面重心位置CMAX204752001423237104047152014514718128CMIXT形截面抗扭惯矩运似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即3ITXTBCI式中为矩形截面抗扭刚度系数，见表22；IC为各相应矩形的宽度与厚度ITB，矩形截面抗扭刚度系数表22T/B1090807060504030201D32MM。钢筋横向净距故MDSN40251,40583520及满足构造要求。2，截面复核1类型判定31528062802701805SDFCDAFHB故为第二类T形截面2MAHSS7128936014530不超筋,320HBFAFXBCDFSD故满足要求，MKNMRKNFXHFMDFFFCDCU1034684672003,钢筋的配置根据表28设计剪力最大值在支点处Q065756KN；在跨中为13584KN，跨中截面主筋为1432，焊接骨架的钢筋层数为7层，纵向钢筋面积11260MM2，布置如图32截面有效高度H0128970MM，抗弯承载力为MU367784KNMR0MD346010KNM。图32（尺寸单位MM）4腹筋设计1截面尺寸检查根据构造要求，梁底最底层432通过支座截面占总面积的2857超过20,支点截面有效高度为H0H3535814503535813792MM。求，截面尺寸符合设计要KNVRKNBFDCUK56739702137902115032检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面，BHFTD63158701289310KNFTD495030KNLVRBHFVRDTDDL56718135032/0可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置箍筋。3计算剪力图分配（图33）在图33所示的剪力包络图中，支点处剪力计算值V0R0VD,0，跨中（尺寸单位弯矩单位剪力单位）图37斜截面抗剪强度计算N58493N102处剪力计算值2/,02/LLDV由在,153L2/01MLLX1L长度内可按构造要求配置箍筋距支座中心线H/2处的计算剪力值由剪力包络图按比例求得为VKNLHVLDLD68202/,0,2/,/00）（其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值最少为；应KNV01376由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最少为设置弯起2540钢筋区段长度为。M71582/402/LHLV、4箍筋设计采用8MM的双肢箍筋，箍筋截面面积在等截面钢筋混2160NASVS凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距布置，为计算简便，斜截面内纵向配筋率P及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下0H跨中截面取，MM5242/0LP取52/0LP7012890H支点截面,170MH3790则平均值分别为84P450箍筋间距为18709MMVS取150MM56794KNXV故距支座支座中心处斜截面抗剪承载力满足设计要求2HSSBSDSVKCUUAFFFBHIN107560210453,3321复核二1/4跨截面处斜截面抗剪承载力复核选定斜截面顶端位置由图37可得截面的横坐标为6125MM正截面有效高度X现取斜截面头型长度，则得到选择的斜截面5132H0M5132HC0M顶端位置B，其横坐标47995MM。X斜截面抗剪承载力校核B处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下XVXM34025KNLLLX2/02/MKNLXMLX96284079517364102/0B处正截面有效高度13255MM，则实际剪跨比M以及斜截面投影长0H度C分别为；349632514098M取HVX；MC860将要复核的斜截面如图中所示斜截面（虚线表示），斜角BCH/TAN01052936/251TAN斜截面内纵向受拉主筋有832，相对应的主筋配筋率P为5239104320610BHAPS箍筋的配箍率1835MINSV与斜截面相交的弯起钢筋有432,斜筋有2N10（216）代入公式得抗剪承载力为98652KN34025KNXV故满足设计要求复核三3/8跨截面处斜截面抗剪承载力复核选定斜截面顶端位置由图37可得处截面的横坐标为30625MM正截面有效高度X现取斜截面头型长度，则得到选择的斜截面61307HM61307HCM顶端位置C，其横坐标17549MM。X斜截面抗剪承载力校核C处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下XVXM21058KNLLLX2/02/MKNLXMLX0938240617341202/0C处正截面有效高度12897MM，则实际剪跨比M以及斜截面投影长0H度C分别为；取3481297582103MHVX；M60C将要复核的斜截面如图中所示C斜截面（虚线表示），斜角CH/TAN010629/471TAN斜截面内纵向受拉主筋有1232，相对应的主筋配筋率P为69310372050BHAPSSSBSDSVKCUUAFFFBHIN107560210453,3321箍筋的配箍率180350MINSV与斜截面相交的弯起钢筋有2N1,斜筋有2N11,代入公式算的抗剪承载力为73969KN21058KNXV故斜截面抗剪承载力满足设计要求复核四跨中截面处斜截面抗剪承载力复核图38跨中抗剪承载力计算图式（尺寸单位跨中选定斜截面顶端位置由图38第三根弯起钢筋处截面的横坐标为00MM，正截面有效高度X现取斜截面,投影长度，则得到选择的斜截面71289H0M71289HC0M顶端位置E，其横坐标12897MM。X斜截面抗剪承载力校核D处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下XVXM19077KNLLLX2/02/SSBSDSVKCUUAFFFBHIN107560210453,3321MKNLXMLX753421206741734102/0D处正截面有效高度12897MM，则实际剪跨比M以及斜截面投影长度C分0H别为；取391235186M0HVX2877MC将要复核的斜截面如图中所示斜截面D（虚线表示），斜角CH/TAN01062931/28TAN1斜截面内纵向受拉主筋有1432，相对应的主筋配筋率P为37410BHAPS箍筋的配箍率180350MINSV代入公式算的抗剪承载力为44126KN19077KNXV故第三个弯起点处斜截面抗剪承载力满足设计要求复核五选择最不利的第一排弯点出左抗剪承载力复核选定斜截面顶端位置由图37截面的横坐标为10985MM正截面有效高度现X316H0M取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置E，其横316HC0MSSBSDSVKCUUAFFFBHIN107560210453,3321坐标96237MM。X斜截面抗剪承载力校核E处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下XVXM54571KNLLLX2/02/MKNLXMLX59132424079817364102/0E处正截面有效高度12613MM，则实际剪跨比M以及斜截面投影长度0HC分别为,378136754912M0HVX61456MC将要复核的斜截面如图中所示斜截面E（虚线表示），斜角CH/TAN011435/361TAN斜截面内纵向受拉主筋有432，相对应的主筋配筋率P为,52170BHAPS箍筋的配箍率180350MINSV与斜截面相交的主筋2N5（232）斜筋4N8（416）将以上计算值代入公式，则得到斜截面抗剪承载力为76734KN54571KN满足抗剪要求。6裂缝宽度验算对于形截面的钢筋混泥土受弯构件，其最大裂缝宽度可按下列公式计算式中考虑钢筋表面形状的系数，对于螺纹钢筋；考虑荷载作用的系数，长期荷载作用时，其中为长期荷载下的弯矩，为全部使用荷载下的弯矩；与构件形式有关的系数，当具有腹板的受弯构件时，；纵向受拉钢筋的直径；含筋率，按下式计算当大于时，取；、受拉翼缘的宽度和厚度；受拉钢筋在使用荷载下的应力，可按公式计算。下面计算在正常环境、长期荷载下主梁跨中的最大裂缝宽度是否符合要求。已知在荷载组合作用下；在荷载组合作用下。取螺纹钢筋荷载组合作用下260153871269345015012MC荷载组合作用下4901382971364505012MC取具有腹板的受弯构件D32MM020471289060取IIGHBA3938760GMPAMG70218260570GIHAGI125MPAEG故荷载组合时201690218032397016FMAX5MAXIF荷载组合时54901FAX5AXIF7主梁变形验算钢筋混泥土受弯构件在短期荷载作用下的挠度，可根据给定的构件刚度用材料力学的方法计算，对于简支梁F01H2854IEML式中计算跨径；使用荷载静活载弯矩作用下的弯矩；开裂截面换算惯性矩。取；判断此时形截面类型，设X1HICM132840891213032CMHNAOHBIGI计算表明，X11COM，属于第类T形截面。XABAA314BHNAIIGB025920IIGX1443641342CMM0549126401832806971862031）（）（I按规范规定，验算主梁的变形时，荷载不计入恒载，汽车不计入冲击力。静活载及人群荷载产生的变形F314应设预拱度，其值为01H2854IEML53160CMLF8201H2YCI）汽恒应做成平顺曲线。四横梁的计算在设有横隔梁的钢筋混泥土梁桥上，为了保证各主梁共同受力和加强结构的整体性，横隔梁本身或其装配式接头应具有足够的强度。由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只计算跨中横梁的内力，其他横梁中偏安全地仿此设计。对于跨中横隔梁的最不利荷载位置如图41所示图41作用在中横隔梁上的计算荷载纵向一行车轮和人群荷载对跨中横隔梁作用的计算汽20KNQPK73120096587193501OQ挂100YI544324OQ人群荷载KNPRO271809653R2绘制跨中横隔梁的内力影响线由前面GM法计算可知1、2、3号梁的横向影响线坐标值,0Y1,5,6Y134820220180Y3511绘制弯矩影响线对于2号梁和3号梁之间截面弯矩影响线计算如下32MP1作用于1号梁0967,DYDM5105Y21132）（P1作用于5号梁0236,251532）（P1作用于3号梁0685DYM0Y231352）（有了此三个坐标值和影响线这点位置，就可以绘制此点影响线如图42A所示图42图42图42中横隔梁内力影响线（尺寸单位）影响线0571084902361影响线汽20挂1对于3号主梁悬臂根部截面弯矩影响线计算如下P1作用于1号梁067121002Y213）（）（）（DYDMP1作用于5号梁0284,）（）（2513P1作用于3号梁099610102Y2315DYDM有了此三个坐标值和影响线这点位置，就可以绘制此点影响线如图42B所示2绘制剪力影响线对于1号梁右截面剪力影响线计算右1VP1作用在计算面以右时，（即为1号梁的荷载横向影响线）IVI1P1作用在计算面以左时，II由此绘制影响线如图43A右1V对2号梁右截面剪力影响线计算右2P1作用在计算面以右时，IIVI212如作用在3号梁，3890132V由此绘制影响线如图43B右1V影响线影响线汽20挂10挂10汽20019202018360259300427505140486060260375049061903810120955098图43图43中横隔梁内力影响线（尺寸单位）图433截面内力计算（1）截面内力计算公式SIYP01（对汽20MKNMQ6824591Q0MAX,937IN,KNPV41830218629304751Q0右612右对挂100MMQ63540859028G0MAX,KNPV719341右276G02右人群荷载MKNM28OR（2）荷载组合组合KN95308641MAX32，M4295INV8组合KNM1361MAX72590（3）选择控制设计内力36MAXKN547INV2812014截面配筋及强度验算图4（1）正弯矩计算配筋行车道板有效宽度计算横梁长度L1804720CM,C0560915297CM,C/L297/72004125,1HCM,5B查表得461790274960/CM则横隔梁翼板有效宽度（铺装层折算为3CM）B12H183CM,3CB按规范取小值183CM设A8CM,则11038105CM,0HCMH1431判断T形梁截面类型1684CM02,不少筋。0BHAS截面复核A30162/2381MM,1100A10619MM0HMBFACDS94X，MKNMKNXHMU54728MAX00故满足要求。（3）剪力计算配筋根据前面计算1号主梁最不利加荷可得1号主梁右截面在汽车和挂车荷载作用下的剪力Q,GV,8531KNPQ04169GG2号主梁同上,572QVQ401KNPGG由计算结果可见，挂车荷载作用在1号梁右侧的剪力值最大。则。271QMAX按规范进行剪力计算，KNBHFKCU54050,3971812TD由于剪力设计值介于两者之间，因而需配置抗剪钢筋，设抗剪钢筋采用MAXV箍筋，选取双肢箍筋。斜截面内由混凝土与箍筋承担的剪力。,6102SVMAUVP100，取94375215VMS350VS则018,满足要求。,/H40VMS和920VSB按上式计算29616KN28128KN满足抗剪要求。SSBSDSVKCUUAFFFBVIN107562153,03321五行车道板的计算1恒载内力1每延米板上的恒载G混凝土桥面铺装,MKN/52012801T梁翼缘板,742每延米板宽恒载合计G25275525M2恒载产生的内力弯矩KNBLM68121G剪力LQ4式中L主梁中线间距；B主梁梁肋宽度。2活载产生的内力汽车20荷载作用的最不利位置在两翼缘板间的铰缝处，此时两边的悬臂板各承受车轮荷载的一半，如图51所示。图51汽车荷载作用下行车道板计算（单位）根据桥规汽车20级重车后轮的着地长度分别2